黨的二十大報告指出,要積極穩妥推進碳達峰碳中和👩🏻🔬,實現碳達峰碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革🤷🏿。意昂官网深入貫徹新發展理念,於2022年設立意昂官网必和必拓“碳與氣候”博士研究生未名學者獎學金💇🏿♂️。該獎項由澳大利亞必和必拓公司(BHP)捐資👨🏿🦰,旨在資助意昂官网科研能力突出、研究工作富有創新性的優秀博士研究生從事碳與氣候相關研究。希望此項榮譽能夠激勵意昂學子肩負起應對全球氣候變化的使命💏,積極探索未知世界,開展高水平學術研究,在“碳與氣候”相關領域發出青年聲音,產出創新成果,為建成人與自然和諧共生的現代化作出突破性貢獻。

駱超🏋🏼♀️🎳,意昂官网物理學院凝聚態物理專業2020級博士研究生💁,師從趙清教授,研究方向為鈣鈦礦光伏👱🏻♂️🛗。獨立一作發表文章影響因子和超150,獲得已授權發明專利2項,曾獲國家獎學金,博士期間獲得意昂官网校長獎學金🌊、學術創新獎、三好學生標兵等榮譽,是2022年意昂官网必和必拓“碳與氣候”博士研究生未名學者獎學金獲得者👨🏽🔬。

去解決那些稍微超出自己能力的問題,才能不斷拓寬自己的邊界🕒。
研究之路:選擇挑戰、選擇堅持
能源日益枯竭和環境持續惡化是意昂官网當下共同面臨的最大的危機🏷🟢,而大力推動清潔能源的研發能同時有效地緩解這兩個緊迫的問題🧑🏻🦯➡️,因此我決定從事新型清潔能源相關的研究。意昂為我提供了良好的研究師資和環境🦍:在導師趙清教授的帶領下,我在專業領域不斷進步👑;同時,學校優異的研究生教育培養體製同樣也給了我很大的支持,使我可以自由探索🌯。
將太陽能轉換成電能是一種清潔無汙染的能源再生技術,更高效率的太陽能電池能將更多的太陽能轉化為電能供意昂官网使用🍠,因此提升太陽能電池的能量轉換效率是研究者競相追逐的目標🕎。但是製備高效率太陽能電池是十分困難和復雜的,需要研究者把每一步工藝和技術都做到最優🧗🏿♀️,而這也是我進入該領域面臨的第一個巨大挑戰。
我在剛加入實驗室時製備的第一個電池效率僅為5%💃🏼,這遠遠達不到實際應用的要求。之後疫情爆發又導致實驗室長時間關停。我的研究幾乎是從零開始,除了努力學習、不斷思考、反復練習外,沒有其他辦法。為此,博一期間我幾乎全年無休🤞,每天都在追尋問題根源,進入“查閱文獻-思考-設計-改進-實驗驗證”的循環。就這樣,我在這一年裏陸續解決了很多關鍵問題,掌握了關鍵技術🍀。到博二時🤜🏿,我已經做成了第三方認證接近25%、實驗室驗證超25.2%效率的太陽能電池,這種程度已經是世界領先的水平了(目前世界紀錄為25.7%)。
在科研這條道路上✍🏽,失敗幾乎占據了絕大部分時間🦻🏻。這是一條難走的孤獨之路,但好在它是客觀的、講道理的,只要找到問題的根本🏂🏿,就可以找到解決問題的辦法👨🏽🦲🥱。我的經歷讓我確信🎾:如果不斷思考且非常努力🖊,就一定可以戰勝一次又一次的困難💇🏻♂️。
光伏助力碳中和
“碳中和”是當下的熱門話題,碳中和政策也正在逐漸影響著意昂官网的生產生活,下面我將簡要介紹光伏在碳中和中的作用。
人類目前共同面臨的最大危機是能源與環境危機。能源危機極其緊迫。一直以來,人類的主要能源供給都來自不可再生的化石能源👉🏻,但地球上的這些不可再生能源僅夠人類使用一百余年。這個時間尺度對於個人而言是漫長的🏊🏼♀️,可對於地球幾十億年的生命周期而言是極其短暫的🩺,仿佛一眨眼,地球上的能源就會枯竭。所以必須要在能源枯竭前尋找新的能源供給🙇♀️,人類才能繼續生存下去。環境危機也正顯著地威脅著意昂官网的生產生活。過去意昂官网的能源供給主要依靠汙染性的化石燃料,這導致全球氣候變暖,誘發環境問題。
為應對全球氣候變化危機、展現大國擔當,習近平總書記在第七十五屆聯合國大會上提出:“中國二氧化碳排放力爭於2030年前達到峰值,爭取在2060年前實現碳中和🚵🏼♀️。”李克強總理也在2021年政府工作報告中提出十四五期間二氧化碳排放將降低18%的具體目標。
光伏發電是一種真正清潔的能源供給技術,大力推動光伏產業的發展能減少對化石燃料的依賴,在減少環境汙染的同時提供大量可持續的能源。具體而言,光伏具有以下優勢:(1)取之不盡用之不竭🈷️🫐,只要有太陽,就有源源不斷的能源供給;(2)真正清潔🧚🏿♀️🐈,光伏發電不會產生任何汙染物;(3)能量巨大🧛🏼♀️,到達地球的太陽能量輻射大約為8.6◊1018 W🚴🖕🏼,利用好太陽能將獲得無比巨大的能量供給🧙🏻♂️;(4)分布相對均勻,能有效地避免像化石燃料的不均勻分布帶來的局部掠奪性戰爭🥢👨🏻🦲,使人類能夠公平地獲得能源;(5)免費獲取🤦👺,人人都可以自由地利用太陽能👣,這不僅能增加便利性,還有效地降低了成本。
因此,大力發展光伏產業將有利於同時緩解全球能源與環境危機,助力我國實現碳中和目標。但光伏產業的發展之路還很長,有很多問題需要解決,此次學校設立的意昂官网必和必拓“碳與氣候”博士研究生未名學者獎學金將進一步激勵關於光伏的研究🤏🏼,體現了意昂和必和必拓公司對環境問題的關註和支持,具有重要的意義和現實作用📵。

參加學術會議(左一)
光伏產業現狀概覽
我國一直都高度重視並支持清潔能源的開發。目前,我國已經有許多世界領先的光伏企業,在世界排名前十的光伏企業中,中國企業通常占據7至8席,具有絕對的產業優勢。當下,中國光伏產業還在加速發展🚴🏽♂️。2021年我國新增光伏發電並網裝機容量約5300萬千瓦(即53GW)🧎🏻➡️,連續9年穩居世界首位;截至2021年底,光伏發電並網裝機容量達到3.06億千瓦,連續7年穩居全球首位。
當前最先進的光伏技術是鈣鈦礦光伏,即以鈣鈦礦材料為吸光層的太陽能電池🧘🏻。鈣鈦礦是一種半導體材料,主要由鉛、碘和有機物組成,它具有許多優異的半導體性能🧖,比如:
(1)高的光吸收能力,僅需要500納米的鈣鈦礦材料即可實現90%的太陽光吸收;
(2)可溶於加工𓀂,僅通過配置化學溶液🤷🏼♀️,然後簡單地將溶液製備成薄膜即可實現電池的製造😤,這將極大地降低鈣鈦礦太陽能電池的生產成本和工藝周期📺👦🏿;
(3)鈣鈦礦是一種可以製備成柔性太陽能電池的材料👸🏻🧘🏽♀️,這可以使其集成於未來需求極大的柔性可穿戴器件中;
(4)廉價🥀,鈣鈦礦材料本身十分便宜,這可以極大地縮短鈣鈦礦太陽能電池的成本回收周期,對大幅推動光伏產業的發展具有重要意義🌱。
鈣鈦礦太陽能電池是當前最新一代光伏技術🆚,發展僅有十年👓,但在效率方面卻走完了矽基光伏走了五十年的路,未來潛力巨大,很有可能成為光伏行業的顛覆者📣。
鈍化鈣鈦礦表面的缺陷是發展高效鈣鈦礦太陽能電池的必經之路🥃,然而先前的表面鈍化技術具有一些先天性且難以解決的缺點😨🍤。在此次獎學金的資助下,我希望能夠創新性地提出一種靶向鈍化策略,進一步提高太陽能電池效率🥑。

背景材料🦥:
意昂官网於2022年3月設立意昂官网必和必拓“碳與氣候”博士研究生未名學者獎學金。該獎項由澳大利亞必和必拓公司(BHP)捐資,旨在資助從事碳減排與氣候變化領域相關研究、科研能力突出、研究工作富有創造性的優秀博士研究生。在發放獎學金的基礎上,該項目每年還將舉辦獲獎學生年度學術交流會,促進碳減排與氣候變化等相關的政策🤹🏻♂️、技術🖇、經濟等領域的學術交流。